本发明专利技术公开了一种内燃机缸盖沸腾冷却传热的实验测量装置，包括提供用于循环的冷却介质的储液罐，以及通过管道与储液罐连接用于模拟内燃机缸盖冷却通道的模拟通道，冷却介质流经该模拟通道，该模拟通道由传热底板、第一石英板和第二石英板以及第三石英板组成，其中，通道底壁上设置有用于加热该传热底板从而加热流经通道内的冷却介质的加热块，传热底板内分层设置有多个温度测量点，以用于获取所述传热底板不同高度处的温度值，模拟通道入口和出口处均设置有用于获取冷却介质温度和流量的温度传感器和流量传感器；通过获取进入模拟通道前后的不同温度、流量和压力条件下壁面换热量与壁面温度关系，即可获得缸盖冷却通道内冷却液的沸腾传热特性。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种内燃机缸盖沸腾冷却传热的实验测量装置，包括提供用于循环的冷却介质的储液罐，以及通过管道与储液罐连接用于模拟内燃机缸盖冷却通道的模拟通道，冷却介质流经该模拟通道，该模拟通道由传热底板、第一石英板和第二石英板以及第三石英板组成，其中，通道底壁上设置有用于加热该传热底板从而加热流经通道内的冷却介质的加热块，传热底板内分层设置有多个温度测量点，以用于获取所述传热底板不同高度处的温度值，模拟通道入口和出口处均设置有用于获取冷却介质温度和流量的温度传感器和流量传感器；通过获取进入模拟通道前后的不同温度、流量和压力条件下壁面换热量与壁面温度关系，即可获得缸盖冷却通道内冷却液的沸腾‘传热特性。【专利说明】内燃机沸腾传热试验测量装置
本专利技术涉及内燃机沸腾冷却
，具体涉及一种内燃机沸腾传热试验测量装 置。 技术背景 内燃机冷却系统会直接影响到内燃机的燃烧、排放等性能指标，同时对零部件的 可靠性也有重要影响。另外，它也是制约内燃机升功率进一步增加的重要因素。内燃机工 作期间，燃料燃烧会释放出大量的热量，会对内燃机的零部件造成强烈的热冲击，与高温燃 气接触的内燃机零部件（如活塞、气缸盖、进排气门等）就会被强烈加热，产生很大的热负 荷，长期处在高温状态。假使这些高温零部件的热量不能及时地散去，就会造成内燃机过热 现象的产生，同时会造成一系列的不良问题。比如：高温会影响零部件材料的力学性能，影 响零部件的寿命；会破坏内燃机各零部件间的油膜。但是散热过度也会引起不良状况的出 现，例如：燃烧品质变坏，内燃机功率下降；润滑油粘度会有所加大，不能正常润滑等。随着 新一代内燃机朝着高爆压高功率密度发展，几乎所有高功率密度内燃机都面临着严峻的热 负荷问题，对冷却系统提出新的挑战和要求，促使高温沸腾冷却技术成为现代冷却系统设 计的必然发展趋势。 为研究内燃机冷却水腔内的沸腾传热效果，目前一般采用建立数学模型的方法进 行仿真计算，也有关于内燃机冷却通道沸腾的实验装置，但其仅仅是基于缸盖温度测量试 验改进的。首先基于数值计算判断缸盖水腔壁面的高温区域（高温区域的判断比较精确）， 然后通过测量发动机在某一工况下距缸盖水腔侧高温区域的温度梯度以大致获得高温区 域的壁面温度与壁面热流量，最后基于发动机的负荷特性试验（或者采用可控水泵控制其 冷却液流量保持一致）以获得高温区域壁面热流密度随壁面温度的变化关系，最终可以判 断该高温区域在发动机某工况下的沸腾状况（泡核沸腾状况下壁面热流密度随壁面温度 的升高大幅提高，而膜态沸腾状况下壁面热流密度随壁面温度的升高反而下降）。 上述实验装置只能获取内燃机冷却通道进出的冷却液的温度，压力和流量等数 据，而且实际测量中需要在缸盖上打出测量孔，这样会破坏缸盖的热流线，导致缸盖的热流 密度产生变化，使获得的数据失真。该方法只能得到发动机在某一工况下的散热所能带出 的热量，而不能准确的获得缸盖散热的温度梯度，很难精确获得高温区域的壁面温度和壁 面热流量。因此，该装置只能够定性的测量出内燃机冷却水腔内沸腾传热特性，而且该方法 测量精度较低；若要判断某冷却液流量下缸盖水腔内的沸腾状况，需要进行大量的试验测 量，试验工作量过于庞大；此外，由于内燃机冷却系统过于复杂，很难准确的对冷却液流量、 冷却液温度与冷却系统压力进行单因子变化控制。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种内燃机缸盖沸腾冷却传 热的实验测量装置，其通过设置与内燃机缸盖冷却液通道相当的实验装置，不仅可以准确 的获得缸盖冷却通道内冷却液的沸腾传热特性，而且可以解决对冷却液流量、冷却液温度 与冷却系统压力进行优化实验时，实验工作量过于庞大的问题，从而可以在较小的工作量 的情况下得到较为准确的结果。 为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种内燃机缸盖沸腾冷却传热的实验测量装 置，通过设置与内燃机缸盖冷却液通道相当的部件，并对模拟的内燃机缸盖冷却通道内冷 却液的温度、压力、流量进行测量，从而获得内燃机冷却通道对沸腾传热特性的影响，其特 征在于， 该装置包括提供用于循环的冷却介质的储液罐，以及通过管道与所述储液罐连 接，用于模拟内燃机缸盖冷却通道的模拟通道，所述冷却介质流经该模拟通道，该模拟通道 由作为通道底壁的传热底板、作为通道两对立的两侧壁的第一石英板和第二石英板以及作 为通道顶壁的第三石英板组成，其中，所述通道底壁上设置有用于加热该传热底板从而加 热流经通道内的冷却介质的加热块，以模拟气缸壁面传递给冷却通道侧的热量，所述传热 底板内分层设置有多个温度测量点，以用于获取所述传热底板不同高度处的温度值，利用 傅里叶导热定律进而推算出壁面换热量与壁面温度，所述模拟通道入口和出口处均设置有 用于获取冷却介质温度和流量的温度传感器和流量传感器； 通过获取进入模拟通道前后的不同温度、流量和压力条件下壁面换热量与壁面温 度关系，即可获得缸盖冷却通道内冷却液的沸腾传热特性。 作为本专利技术的改进，所述加热底板上的不同高度上分别布置有多个热电偶，用于 获得该传热底板不同高度处的平均温度。 作为本专利技术的改进，所述加热底板的作为所述模拟通道底面的壁面上也设置有热 电偶，用于测量模拟通道底壁面的温度。 作为本专利技术的改进，所述加热底板中嵌有紫铜加热块，该加热块内设置有多个加 热孔，用于容置电加热棒，以对加热块进行加热。 作为本专利技术的改进，所述加热底板底部贴合设置高频感应加热器，以用于对加热 底板进行加热。 作为本专利技术的改进，三块石英板和所述加热底板围成矩形通道且两端通过方形法 兰夹紧固定，该方形法兰再通过法兰与管路连接，以实现模拟通道与管路相同用于冷却介 质的进入和流出。 作为本专利技术的改进，所述第一石英板和第二石英板通过侧面夹板夹紧，以使得其 与第三石英板和传热底板密封接触。 作为本专利技术的改进，所述三块石英板和所述加热底板分别镶嵌固定设置本构体开 槽的四边壁面上，从而中间围成矩形通道，三块石英板和所述加热底板与本构体通过石棉 垫密封填充。 作为本专利技术的改进，还包括散热器，其入口与所述模拟通过连接，出口与所述储液 罐连通，用于冷却从所述模拟通道流出的冷却介质，使其回流到储液罐以循环利用。 作为本专利技术的改进，还包括水泵，其设置在储液罐出口处，用于对进入模拟通道的 冷却介质提供动力，并可通过改变水泵的转速改变调节进入模拟通道的冷却介质的流速和 流量。 本专利技术中，储液罐不仅提供循环的冷却介质，还保证冷却介质的进入试验段之前 的压力和温度。 本专利技术中，可以通过变频柜来调节转速的水泵。水泵为冷却介质的循环提供动力， 使用变频柜对水泵的输入功率进行调节，改变水泵的转速，水泵转速的变化就可以改变管 道中的冷却介质的流量。 装有加热块和石英玻璃的实验段，实验段可改变加热块的功率调节加热块的温 度，再根据冷却介质的流速、温度、压力等因素得到冷却介质的沸腾传热特性。 散热器，连接在实验段的后面，可以冷却从实验段流出的冷却介质，使介质回到储 液罐的温度不至于过高。 本专利技术中，储气罐和储液罐相连，储气罐中的气体可为储液罐提供压力，保证冷却 介质进本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种内燃机缸盖沸腾冷却传热的实验测量装置，通过设置与内燃机缸盖冷却液通道相当的部件，并对模拟的内燃机缸盖冷却通道内冷却液的温度、压力、流量进行测量，从而获得内燃机冷却通道对沸腾传热特性的影响，其特征在于，该装置包括提供用于循环的冷却介质的储液罐，以及通过管道与所述储液罐连接，用于模拟内燃机缸盖冷却通道的模拟通道，所述冷却介质流经该模拟通道，该模拟通道由作为通道底壁的传热底板、作为通道两对立的两侧壁的第一石英板和第二石英板以及作为通道顶壁的第三石英板组成，其中，所述通道底壁上设置有用于加热该传热底板从而加热流经通道内的冷却介质的加热块，以模拟气缸壁面传递给冷却通道侧的热量，所述传热底板内分层设置有多个温度测量点，以用于获取所述传热底板不同高度处的温度值，进而获得模拟通道壁面换热量与壁面温度，所述模拟通道入口和出口处均设置有用于获取冷却介质温度和流量的温度传感器和流量传感器；通过获取进入模拟通道前后的不同温度、流量和压力条件下壁面换热量与壁面温度关系，即可获得缸盖冷却通道内冷却液的沸腾传热特性。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄荣华，花仕洋，张志勇，陈琳，朱东祥，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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